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摘要：针对转炉下料系统氮封装置氮气消耗过大、煤气回收量低等问题，提出一种带双翻板阀控制的溜管下料密封装置，新密封装置通过气缸控制上下翻板同时启闭，并结合氮封管使用可将冶炼过程产生的烟气和粉尘进行有效密封，从而降低氮气消耗量，提高煤气回收量，改善生产环境。
关键词：下料溜管;双翻板阀;密封;氮气;煤气
1 前言
1.1 研究、设计的背景及意义
转炉下料系统的下料溜管是安装在烟道上、为转炉冶炼加入冶炼原料的主要通道，也是下料系统重要组成部分，在投放原料过程中不仅受到冶炼中高温火焰的炙烤和渣液等喷溅物的附着，还受到散状料的摩擦，所以下料溜管的使用工况非常恶劣。在炙烤、附着和摩擦的多重作用下，溜管变形损坏容易发生堵料，进而对安全生产、产品质量以及炉况造成影响[1]。
下料溜管末端部位的氮封装置主要作用就是利用氮气封住炼钢过程中冒上来的烟气和粉尘，进而保证除尘效果和煤气回收量。原有的控制氮气密封管出口安装在下料溜管的最末端，这就意味着氮气的流通区域比较局限性，消耗和有效值不匹配。除此之外，控制氮气的切断阀与转炉氧枪的运行联锁，因下料布局与氧枪运行的时间节点不同，存在氮气消耗浪费的问题。同时，现有装置的密封性能较差。若要达到能源消耗和煤气回收更佳的状态，下料溜管的密封方式及联锁方式都具有至关重要的作用。下料溜管的密封和连锁改进，能够很大程度上提升工作的效率，并降低能源消耗、提高煤气的回收率。
下料系统作为冶炼过程中不可或缺的一个部分，它的运行效率高低决定着炼钢的质量与时间效率。现如今钢铁行业蓬勃发展，同时践行“绿色环保、节能减排”的发展道路，作为一个钢铁企业有责任也有必要去执行这一理念，在提高经济效益的同时将污染气体排放降到最低。原有的氮封装置未能较好的达到这一要求，运行过程中伴随着氮气的浪费、煤气回收利用率低、现场环境差等问题，这也是本次利用双翻板阀改进下料溜管密封装置的目的，结合现场设备整合实现预期的效果。
1.2 原氮封装置存在问题分析
1.2.1 密封性能较差
在下料溜管末端利用旁插式的氮气管通入其内部，单管密封覆盖面积小，在氮气消耗量同等的条件下，密封的有效值偏低，存在烟气粉尘继续往上冒的情况，对塔楼区域造成较大的安全隐患。当氮气管口被堵或管口开裂后，密封的有效性性更低，同时对周围作业环境造成一定影响。
1.2.2缺少通道阻隔防护设施
炼钢过程每次炉料投放结束后，在下一次投放前的间隔时间，下料溜管的氮封是不打开的，整个下料溜管也是处于比较敞开的状态，一方面烟气会随着管道通向塔楼上方，对生产环境造成很大的影响。另一方面，管道的畅通造成炼钢过程的烟气上窜到料仓，条件满足的情况下，会发生爆炸现象。从环保和安全生产方面来说，原本的氮封装置都不能满足要求。
1.2.3氮气消耗大、煤气回收量低
在转炉冶炼过程中，氧枪下枪吹氧到提枪结束吹炼，时间约14分钟，原本氮封与氧枪运行连锁，氮气的消耗量偏大，氧枪下枪吹氧的过程也不需要持续供氮。另外因下料溜管管路的密封性差、阻隔防护措施不到位，造成冶炼周期内的煤气回收量偏低。
2 双翻板阀控制溜管下料密封装置的设计
2.1新改进装置的模型建立
针对原有装置存在的诸多弊端及不合理性，本着经济效益与能源回收方面，对下料溜管的下料密封装置进行改造。下料溜管上增加双翻板阀装置，双翻板阀控制的特点之一就是上下翻板同步动作，利用相同的时间达到开闭的一致，使炉料能够顺利进入炉内并封住烟气粉尘。
通过溜管传输物料的下料系统，在溜管上安装翻板控制装置，主要优点是结构合理、密闭性好、开启关闭操作快捷等[2]。本次改进的双翻板阀控制溜管下料密封装置主要包括有气动上翻板阀、氮封器、气动下翻板阀、执行气缸、氮封气源管等零部件，如图2-1所示。
其中气动上下翻板阀（1，4）与下料溜管（8）联接，中间部位处氮封器（2）与两翻板阀连接并加以螺丝固定;气缸（6）垂直安装在上翻板阀（1）旁，用以控制阀的开闭;实现联动控制上下翻板（7，5）的作用，与气缸（6）连接形成连杆机构，上下翻板用一长杆相连，实现同步工作。
所述装置特征在于：气缸（6）的运作开始后，带动上翻板（7）打开上翻板阀（1）;由于连杆的作用，下翻板（5）被带动起来，进而控制下翻板阀（4）打开，形成统一闭合通道，炉料下炉顺畅、双层密封且隔离效果好，关闭状态下氮封器（2）通过氮封气源管（3）输入常开的小量氮氣，实现环形密闭空间充气密封，效果更佳。
2.2双翻板阀的工作原理
结合图2-1，对本次改进的密封装置作进一步说明：
双翻板阀的运行与炉料料仓的开闭联锁，同执行气缸（6）一起实现同步自动控制。具体过程：炉料从汇总仓下落，气缸控制上翻板（7）打开上翻板阀（1），同步连杆带动下翻板（5）将下翻板阀（4）打开，炉料经此下落至炉内;位于两阀中间部位的氮封气源管（3）供氮密封，利用氮气封住冶炼过程中向上排出的烟气和粉尘。
当炉料停止下落即料仓关闭，执行气缸（6）控制上下翻板（7，5）关闭，下料通道被封住，炉料无法下落，，氮封气源管（3）供氮形成密闭空间密封。
对比原密封装置，氮气封锁装置位于溜管的最末端，氮气在沿通道的过程中存在着沿程损失，在氮气消耗量大的同时没有很好的起到密封作用将烟气粉尘封住。此改进装置利用单个气缸同步控制上下双层翻板，其本身在开闭的过程就能达到一个很好的密封效果，并且根据炉料料仓的开停连锁开闭，实现了很好的密封作用。
其中，氮封器起到了至关重要的作用，如图2-2所示
由图可知，氮封管安装于氮封器的中间部位，当上下翻板打开时，利用氮气通入将转炉与溜管的通道封闭，以达到封住烟气粉尘的作用;而当炉料不下落时，气缸控制上下翻板关闭，利用氮气通入实现环形密闭空间充气密封。
2.3双翻板阀的性能和效果
下料密封装置改造后提高了下料溜管密封性，避免安全隐患事故，双翻板阀的翻板动作与料仓开闭连锁，实现自动控制。具备以下几个方面优点：
（1）密封性能及隔离效果好。
采用双翻板控制下料、隔离，利用氮封器密封，对比原本简易的氮封管密封，效果改善明显，改造后未出现窜煤气爆炸的事故。
（2）氮气消耗降低、煤气回收量提高。
双翻板装置与炉料料仓连锁后，氮封使用时长减少、用量降低。密封方式和结构改进后，煤气回收量较之前有了一定提高。主要体现①下料溜管氮封消耗氮气量降低了约1.2立方/吨钢;②煤气回收量提高了约3.8立方/吨钢;③烟气粉尘得到有效阻隔密封，避免安全隐患改善生产环境。
（3）生产环境改善，更为安全环保。
煤气的泄漏在被人体吸入后，会造成煤气中毒的事故危及生命安全。在改善双翻板阀控制下料溜管后，大大提升了密封效果，大幅度提高了煤气的回收量，以至于没有煤气向上排放至塔楼上方，改善塔楼生产环境。
3 总结
下料系统作为冶炼过程中的关键环节，在下料溜管加装改进的双翻板阀密封装置后，大大提高了工作效率，降低了能源消耗，提高了煤气回收利用率，环境方面也得到改善。塔楼区域的煤气浓度有所降低，生产现场安全系数增大，整体使用更加安全环保。
参考文献：
[1]史中煜，吴凤丽.浅谈下料溜管改造[J].云南冶金，2010，39（S1）：136-137.
[2]张来林，施国伟，张慧民，郭呈周，李霁瀛.一种采用翻板阀密闭的浅圆仓顶通风孔[J].粮食加工，2018，43（05）：86-88.
作者简介：宋艳珂（1984.8—），男，汉族，河北邯郸人，本科，助理工程师，研究方向：冶金机械。
关键词：下料溜管;双翻板阀;密封;氮气;煤气
1 前言
1.1 研究、设计的背景及意义
转炉下料系统的下料溜管是安装在烟道上、为转炉冶炼加入冶炼原料的主要通道，也是下料系统重要组成部分，在投放原料过程中不仅受到冶炼中高温火焰的炙烤和渣液等喷溅物的附着，还受到散状料的摩擦，所以下料溜管的使用工况非常恶劣。在炙烤、附着和摩擦的多重作用下，溜管变形损坏容易发生堵料，进而对安全生产、产品质量以及炉况造成影响[1]。
下料溜管末端部位的氮封装置主要作用就是利用氮气封住炼钢过程中冒上来的烟气和粉尘，进而保证除尘效果和煤气回收量。原有的控制氮气密封管出口安装在下料溜管的最末端，这就意味着氮气的流通区域比较局限性，消耗和有效值不匹配。除此之外，控制氮气的切断阀与转炉氧枪的运行联锁，因下料布局与氧枪运行的时间节点不同，存在氮气消耗浪费的问题。同时，现有装置的密封性能较差。若要达到能源消耗和煤气回收更佳的状态，下料溜管的密封方式及联锁方式都具有至关重要的作用。下料溜管的密封和连锁改进，能够很大程度上提升工作的效率，并降低能源消耗、提高煤气的回收率。
下料系统作为冶炼过程中不可或缺的一个部分，它的运行效率高低决定着炼钢的质量与时间效率。现如今钢铁行业蓬勃发展，同时践行“绿色环保、节能减排”的发展道路，作为一个钢铁企业有责任也有必要去执行这一理念，在提高经济效益的同时将污染气体排放降到最低。原有的氮封装置未能较好的达到这一要求，运行过程中伴随着氮气的浪费、煤气回收利用率低、现场环境差等问题，这也是本次利用双翻板阀改进下料溜管密封装置的目的，结合现场设备整合实现预期的效果。
1.2 原氮封装置存在问题分析
1.2.1 密封性能较差
在下料溜管末端利用旁插式的氮气管通入其内部，单管密封覆盖面积小，在氮气消耗量同等的条件下，密封的有效值偏低，存在烟气粉尘继续往上冒的情况，对塔楼区域造成较大的安全隐患。当氮气管口被堵或管口开裂后，密封的有效性性更低，同时对周围作业环境造成一定影响。
1.2.2缺少通道阻隔防护设施
炼钢过程每次炉料投放结束后，在下一次投放前的间隔时间，下料溜管的氮封是不打开的，整个下料溜管也是处于比较敞开的状态，一方面烟气会随着管道通向塔楼上方，对生产环境造成很大的影响。另一方面，管道的畅通造成炼钢过程的烟气上窜到料仓，条件满足的情况下，会发生爆炸现象。从环保和安全生产方面来说，原本的氮封装置都不能满足要求。
1.2.3氮气消耗大、煤气回收量低
在转炉冶炼过程中，氧枪下枪吹氧到提枪结束吹炼，时间约14分钟，原本氮封与氧枪运行连锁，氮气的消耗量偏大，氧枪下枪吹氧的过程也不需要持续供氮。另外因下料溜管管路的密封性差、阻隔防护措施不到位，造成冶炼周期内的煤气回收量偏低。
2 双翻板阀控制溜管下料密封装置的设计
2.1新改进装置的模型建立
针对原有装置存在的诸多弊端及不合理性，本着经济效益与能源回收方面，对下料溜管的下料密封装置进行改造。下料溜管上增加双翻板阀装置，双翻板阀控制的特点之一就是上下翻板同步动作，利用相同的时间达到开闭的一致，使炉料能够顺利进入炉内并封住烟气粉尘。
通过溜管传输物料的下料系统，在溜管上安装翻板控制装置，主要优点是结构合理、密闭性好、开启关闭操作快捷等[2]。本次改进的双翻板阀控制溜管下料密封装置主要包括有气动上翻板阀、氮封器、气动下翻板阀、执行气缸、氮封气源管等零部件，如图2-1所示。
其中气动上下翻板阀（1，4）与下料溜管（8）联接，中间部位处氮封器（2）与两翻板阀连接并加以螺丝固定;气缸（6）垂直安装在上翻板阀（1）旁，用以控制阀的开闭;实现联动控制上下翻板（7，5）的作用，与气缸（6）连接形成连杆机构，上下翻板用一长杆相连，实现同步工作。
所述装置特征在于：气缸（6）的运作开始后，带动上翻板（7）打开上翻板阀（1）;由于连杆的作用，下翻板（5）被带动起来，进而控制下翻板阀（4）打开，形成统一闭合通道，炉料下炉顺畅、双层密封且隔离效果好，关闭状态下氮封器（2）通过氮封气源管（3）输入常开的小量氮氣，实现环形密闭空间充气密封，效果更佳。
2.2双翻板阀的工作原理
结合图2-1，对本次改进的密封装置作进一步说明：
双翻板阀的运行与炉料料仓的开闭联锁，同执行气缸（6）一起实现同步自动控制。具体过程：炉料从汇总仓下落，气缸控制上翻板（7）打开上翻板阀（1），同步连杆带动下翻板（5）将下翻板阀（4）打开，炉料经此下落至炉内;位于两阀中间部位的氮封气源管（3）供氮密封，利用氮气封住冶炼过程中向上排出的烟气和粉尘。
当炉料停止下落即料仓关闭，执行气缸（6）控制上下翻板（7，5）关闭，下料通道被封住，炉料无法下落，，氮封气源管（3）供氮形成密闭空间密封。
对比原密封装置，氮气封锁装置位于溜管的最末端，氮气在沿通道的过程中存在着沿程损失，在氮气消耗量大的同时没有很好的起到密封作用将烟气粉尘封住。此改进装置利用单个气缸同步控制上下双层翻板，其本身在开闭的过程就能达到一个很好的密封效果，并且根据炉料料仓的开停连锁开闭，实现了很好的密封作用。
其中，氮封器起到了至关重要的作用，如图2-2所示
由图可知，氮封管安装于氮封器的中间部位，当上下翻板打开时，利用氮气通入将转炉与溜管的通道封闭，以达到封住烟气粉尘的作用;而当炉料不下落时，气缸控制上下翻板关闭，利用氮气通入实现环形密闭空间充气密封。
2.3双翻板阀的性能和效果
下料密封装置改造后提高了下料溜管密封性，避免安全隐患事故，双翻板阀的翻板动作与料仓开闭连锁，实现自动控制。具备以下几个方面优点：
（1）密封性能及隔离效果好。
采用双翻板控制下料、隔离，利用氮封器密封，对比原本简易的氮封管密封，效果改善明显，改造后未出现窜煤气爆炸的事故。
（2）氮气消耗降低、煤气回收量提高。
双翻板装置与炉料料仓连锁后，氮封使用时长减少、用量降低。密封方式和结构改进后，煤气回收量较之前有了一定提高。主要体现①下料溜管氮封消耗氮气量降低了约1.2立方/吨钢;②煤气回收量提高了约3.8立方/吨钢;③烟气粉尘得到有效阻隔密封，避免安全隐患改善生产环境。
（3）生产环境改善，更为安全环保。
煤气的泄漏在被人体吸入后，会造成煤气中毒的事故危及生命安全。在改善双翻板阀控制下料溜管后，大大提升了密封效果，大幅度提高了煤气的回收量，以至于没有煤气向上排放至塔楼上方，改善塔楼生产环境。
3 总结
下料系统作为冶炼过程中的关键环节，在下料溜管加装改进的双翻板阀密封装置后，大大提高了工作效率，降低了能源消耗，提高了煤气回收利用率，环境方面也得到改善。塔楼区域的煤气浓度有所降低，生产现场安全系数增大，整体使用更加安全环保。
参考文献：
[1]史中煜，吴凤丽.浅谈下料溜管改造[J].云南冶金，2010，39（S1）：136-137.
[2]张来林，施国伟，张慧民，郭呈周，李霁瀛.一种采用翻板阀密闭的浅圆仓顶通风孔[J].粮食加工，2018，43（05）：86-88.
作者简介：宋艳珂（1984.8—），男，汉族，河北邯郸人，本科，助理工程师，研究方向：冶金机械。